他励直流电动机的运行
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结束
电机与拖动
第一节 他励直流电动机的机械特性
一. 一般概念
电动机的机械特性指：电压、磁通、电枢回 路总电阻均为常数，Tem与n的关系，即n=f(Tem). 有自然特性和人工特性两种。 n
n0 UN Ra Rc n Tem 2 Ce CeCT
自然特性
TN
0
T
结束 上 下
电机与拖动
第二节 他励直流电动机的起动和正反转
电枢回路串电阻起动电路图
k1 k2 rst2 k3 rst3 n
+ U
rst1
A
f d
b
g e R st1 c Rst2
Ra
Rst3=rst3+rst2+rst1+Ra Rst2=rst2+rst1+Ra Rst1=rst1+Ra TL T2
a T
T1 Rst3
上下
电机与拖动
(二)降压起动 需要可调压的电源 起动过程:先建立励磁,再给电 枢加低压且RC=0,并随转速逐 渐加大U. n
结束 上 下
电机与拖动
（三）减少磁通调速
U Ra n Tem 2 Ce CeCT
物理过程分析： 减少磁通瞬间n不变, Ea减小。 Ia增加，Tem=CTIa > TL ，电机开始 加速。 随着n（Ea）增加，Ia（T）减小， 直到Tem= TL电机转速重新稳定。 恒转矩负载，最终负载转矩不变， 速度升高，磁通减小，Ia增加。
U Ea IaR a
Ia
Rr n C A TL Uf B 1 Rc
U
Ea
If
N
T
结束 上 下
电机与拖动
调速后功率变化情况 调速前后 TL=Tem=CTIa不变
n C
U K1
Ia
Rr
Rc Ea If
Uf TN 特点:能耗小,起动平滑;但设备复杂,维修不便
结束 上 下
0
T
K2
电机与拖动
例题4-1
• 某他励直流电动机额定功率PN＝96kW，额定电 压UN=440V，额定电流IN＝250A，额定转速 nN=500r／min，电枢回路总电阻Ra＝0.078Ω，拖 动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。 • (1)若采用电枢回路串电阻起动，起动电流Is=2IN 时，计算应串入的电阻值及起动转矩。 • (2)若采用降压起动，条件同上，电压应降至多少 并计算起动转矩。
电机与拖动
UN Is Rs Ra
起动电流为额定电流的2倍，所以起动转矩也为额定转矩的2倍：
电机与拖动
二 他(并)励直流电动机的反转
T
上下
n
TL 生产机械
Tem=CTIa
+
电动机
改变(If)或Ia(U)的方向,可改变转向
K正
K反
-
+
-
K正 K反 K正
K反
K反
K正
结束
电机与拖动
第三节
以恒转矩负载为例
电机与拖动
第
四
章
他 励 直 流 电 动 机 的 电 力 拖 动
结束
电机与拖动
他 励 直 流 电 动 机 的 电 力 拖 动
他励电机的机械特性 他励电机的起动和反转
他励电机的调速 他励电机的制动
结束
电机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ拖动
第六章 直流电动机的电力拖动
本 章 要 求： 掌握直流电动机起动的要求和方法。会计 算起动电阻。 掌握使直流电动机反转的原理和方法。 熟练掌握直流电动机调速的原理和方法， 并能进行调速的计算和物理过程的分析。 搞清电气制动的概念。熟练掌握直流电动 机电气制动的原理和方法，并会对制动的 物理过程进行分析。
一、直流电动机的起动
电动机的起动指接通U N ，转速从n=0到n=nN 起动要求： 1） Tst大 2） Ist小 满足Tst足够大的条件下，尽量减少Ist 全压Ist
t 0 : n 0, Ea Ce n 0, UN 0 Ist Ra UN Ist (10 ~ 30) IN Ra
n
U Ea IaR a
Ia Rr Uf A B Ra Rc
U
电机与拖动
Ea
If
随着n减小,Ea Ia Tem , 直到Tem= TL电机转速重新稳定
C
D TL
R1
R2 T
结束 上 下
调速后功率变化情况
n
电机与拖动
A
C D TL
调速前后 TL=Tem=CTIa不变
Ra
R1 R2 T
Ia不变 P1=UIa不变 P2 = TL
总pcu
2
I
a
( Ra Rc )
特点：1）调速范围小，D=2~3；2）调速 不平滑；3）特性变软；4）能耗大；5）设 备简单
结束 上 下
（二）降压调速
U Ra n Tem 2 Ce CeCT
物理过程分析 降压瞬间n（Ea）不变, 但Ia = [(U - Ea )/ Ra] Tem < TL n ,电机开始减速 随n Ea ，Ia Tem ，直 到Tem= TL电机转速重新稳 定.
n B
U Ea IaR a
Ia Rr Uf A UN Rc
U
电机与拖动
Ea
If
C
U1
T
TL
结束 上 下
电机与拖动
调速后功率变化情况 调速前后 TL=Tem=CTIa不变
n
A C
UN U1 T
Ia不变 P1=U Ia P2= TL
pcu Ia 2 ( Ra ) 不变
TL
特点：1）调速范围大，D=4~8；2）调速 平滑；3）能耗小；4）设备投资大
结束 上 下
电机与拖动
直接起动Ist太大，须限制Ist=(1.5~2)IN
限制Ist的方法有：降压起动；电枢回路串 电阻起动。 (一） 电枢回路串电阻起动
1 概念
串电阻Rst起动后，起动电流为：
U Ist (1.5 ~ 2) IN Rst Ra
串的电阻是分级的。
结束 上 下
电机与拖动
Tem不变时，改变U、、电枢串电阻都可以调速
要求：1）计算转速 2）分析调速物理过程，计算 调速瞬间物理量 3）计算功率
结束 上 下
（一）电枢串电阻调速
UN Ra Rc n Tem 2 Ce CeCT
物理过程分析: 串电阻瞬间n（Ea）不变, 但Ia = [(U N - Ea )/ (Ra+RC )] Tem < TL n ,电机开始减速 .
他励电动机的调速
T 电动机 n TL 生产机械
一、 调速的基本概念
电动机转速由机械特性交点(工作点)决定 调速要求: 1)调速范围 D=nmax/nmin大 2)调速平滑 3)能耗小
n A B C D TL Ra
R1 R2 T R3
结束 上 下
电机与拖动
二 他励电动机的调速方法
UN Ra Rc n Tem 2 Ce CeCT
电机与拖动
第一节 他励直流电动机的机械特性
一. 一般概念
电动机的机械特性指：电压、磁通、电枢回 路总电阻均为常数，Tem与n的关系，即n=f(Tem). 有自然特性和人工特性两种。 n
n0 UN Ra Rc n Tem 2 Ce CeCT
自然特性
TN
0
T
结束 上 下
电机与拖动
第二节 他励直流电动机的起动和正反转
电枢回路串电阻起动电路图
k1 k2 rst2 k3 rst3 n
+ U
rst1
A
f d
b
g e R st1 c Rst2
Ra
Rst3=rst3+rst2+rst1+Ra Rst2=rst2+rst1+Ra Rst1=rst1+Ra TL T2
a T
T1 Rst3
上下
电机与拖动
(二)降压起动 需要可调压的电源 起动过程:先建立励磁,再给电 枢加低压且RC=0,并随转速逐 渐加大U. n
结束 上 下
电机与拖动
（三）减少磁通调速
U Ra n Tem 2 Ce CeCT
物理过程分析： 减少磁通瞬间n不变, Ea减小。 Ia增加，Tem=CTIa > TL ，电机开始 加速。 随着n（Ea）增加，Ia（T）减小， 直到Tem= TL电机转速重新稳定。 恒转矩负载，最终负载转矩不变， 速度升高，磁通减小，Ia增加。
U Ea IaR a
Ia
Rr n C A TL Uf B 1 Rc
U
Ea
If
N
T
结束 上 下
电机与拖动
调速后功率变化情况 调速前后 TL=Tem=CTIa不变
n C
U K1
Ia
Rr
Rc Ea If
Uf TN 特点:能耗小,起动平滑;但设备复杂,维修不便
结束 上 下
0
T
K2
电机与拖动
例题4-1
• 某他励直流电动机额定功率PN＝96kW，额定电 压UN=440V，额定电流IN＝250A，额定转速 nN=500r／min，电枢回路总电阻Ra＝0.078Ω，拖 动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。 • (1)若采用电枢回路串电阻起动，起动电流Is=2IN 时，计算应串入的电阻值及起动转矩。 • (2)若采用降压起动，条件同上，电压应降至多少 并计算起动转矩。
电机与拖动
UN Is Rs Ra
起动电流为额定电流的2倍，所以起动转矩也为额定转矩的2倍：
电机与拖动
二 他(并)励直流电动机的反转
T
上下
n
TL 生产机械
Tem=CTIa
+
电动机
改变(If)或Ia(U)的方向,可改变转向
K正
K反
-
+
-
K正 K反 K正
K反
K反
K正
结束
电机与拖动
第三节
以恒转矩负载为例
电机与拖动
第
四
章
他 励 直 流 电 动 机 的 电 力 拖 动
结束
电机与拖动
他 励 直 流 电 动 机 的 电 力 拖 动
他励电机的机械特性 他励电机的起动和反转
他励电机的调速 他励电机的制动
结束
电机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ拖动
第六章 直流电动机的电力拖动
本 章 要 求： 掌握直流电动机起动的要求和方法。会计 算起动电阻。 掌握使直流电动机反转的原理和方法。 熟练掌握直流电动机调速的原理和方法， 并能进行调速的计算和物理过程的分析。 搞清电气制动的概念。熟练掌握直流电动 机电气制动的原理和方法，并会对制动的 物理过程进行分析。
一、直流电动机的起动
电动机的起动指接通U N ，转速从n=0到n=nN 起动要求： 1） Tst大 2） Ist小 满足Tst足够大的条件下，尽量减少Ist 全压Ist
t 0 : n 0, Ea Ce n 0, UN 0 Ist Ra UN Ist (10 ~ 30) IN Ra
n
U Ea IaR a
Ia Rr Uf A B Ra Rc
U
电机与拖动
Ea
If
随着n减小,Ea Ia Tem , 直到Tem= TL电机转速重新稳定
C
D TL
R1
R2 T
结束 上 下
调速后功率变化情况
n
电机与拖动
A
C D TL
调速前后 TL=Tem=CTIa不变
Ra
R1 R2 T
Ia不变 P1=UIa不变 P2 = TL
总pcu
2
I
a
( Ra Rc )
特点：1）调速范围小，D=2~3；2）调速 不平滑；3）特性变软；4）能耗大；5）设 备简单
结束 上 下
（二）降压调速
U Ra n Tem 2 Ce CeCT
物理过程分析 降压瞬间n（Ea）不变, 但Ia = [(U - Ea )/ Ra] Tem < TL n ,电机开始减速 随n Ea ，Ia Tem ，直 到Tem= TL电机转速重新稳 定.
n B
U Ea IaR a
Ia Rr Uf A UN Rc
U
电机与拖动
Ea
If
C
U1
T
TL
结束 上 下
电机与拖动
调速后功率变化情况 调速前后 TL=Tem=CTIa不变
n
A C
UN U1 T
Ia不变 P1=U Ia P2= TL
pcu Ia 2 ( Ra ) 不变
TL
特点：1）调速范围大，D=4~8；2）调速 平滑；3）能耗小；4）设备投资大
结束 上 下
电机与拖动
直接起动Ist太大，须限制Ist=(1.5~2)IN
限制Ist的方法有：降压起动；电枢回路串 电阻起动。 (一） 电枢回路串电阻起动
1 概念
串电阻Rst起动后，起动电流为：
U Ist (1.5 ~ 2) IN Rst Ra
串的电阻是分级的。
结束 上 下
电机与拖动
Tem不变时，改变U、、电枢串电阻都可以调速
要求：1）计算转速 2）分析调速物理过程，计算 调速瞬间物理量 3）计算功率
结束 上 下
（一）电枢串电阻调速
UN Ra Rc n Tem 2 Ce CeCT
物理过程分析: 串电阻瞬间n（Ea）不变, 但Ia = [(U N - Ea )/ (Ra+RC )] Tem < TL n ,电机开始减速 .
他励电动机的调速
T 电动机 n TL 生产机械
一、 调速的基本概念
电动机转速由机械特性交点(工作点)决定 调速要求: 1)调速范围 D=nmax/nmin大 2)调速平滑 3)能耗小
n A B C D TL Ra
R1 R2 T R3
结束 上 下
电机与拖动
二 他励电动机的调速方法
UN Ra Rc n Tem 2 Ce CeCT